微小的缓步动物有三个成名之处：它们迷人而胖乎乎的外观，它们令人愉悦的俗名（水熊和苔藓小猪），以及它们在面对太空真空和接近绝对零度的温度等威胁时惊人的韧性。“它们是保护自己的大师，”马歇尔大学的化学家德里克·科林说。
现在，科林和他的同事们已经确定了一种关键机制，有助于缓步动物的坚韧：一种分子开关，可以触发坚韧的休眠状态。这只是微小生物用来在恶劣环境下生存的复杂系统的一小部分，但研究人员希望这项新研究（发表在PLOS ONE期刊上）将鼓励进一步的研究。“它开启了我们可以追求的整个庞大的实验库，”该研究的合著者，教堂山北卡罗来纳大学的化学家莱斯利·希克斯说。
这项研究始于科林一时兴起，将一只缓步动物放入一台检测“自由基”或含有未配对电子的原子和分子的机器中。动物的正常代谢过程，以及环境压力因素，如烟雾和其他污染物，会在细胞内产生自由基，因此他认为缓步动物也可能产生这种分子。
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当自由基（最显着的是活性氧形式）积累时，它们会从周围环境中夺取电子，以在称为氧化的过程中实现稳定。这种反应会损害细胞和体内化合物。但希克斯说，少量自由基也可以充当信号分子，她的实验室研究表明，当它们粘附和脱离各种蛋白质时，它们会影响细胞的行为。
当科林告诉希克斯他在缓步动物体内看到自由基时，她想知道这些分子是否与动物的坚韧性有关。该团队设计了几个实验，将水熊暂时暴露于诱导压力的、产生自由基的条件下，例如高浓度的盐、糖和过氧化氢。在这些压力形式下，缓步动物会蜷缩成一种暂时的、保护性的休眠状态，称为“缸体”。研究人员监测了缓步动物蜷缩下来的条件，发现自由基似乎确实会诱导“缸体”状态，尽管其机制尚不清楚。
希克斯研究自由基和氨基酸半胱氨酸之间的信号相互作用，她决定测试该分子是否可以在“缸体”形成中发挥作用。因此，她和她的同事将缓步动物引入到已知会阻止半胱氨酸氧化的不同种类的分子中。在压力条件下，由于半胱氨酸无法用于产生的自由基，缓步动物无法形成“缸体”——这表明半胱氨酸氧化是必需的机制。
日本庆应义塾大学研究缓步动物的生物学家荒川和晴表示，这项新工作与之前的研究相符；早期的一项研究表明，氧化作用在一种以耐受完全干燥（脱水过程）而闻名的蠓虫中起作用。相似之处表明，该机制可能是“缸体”和其他形式的顽强休眠（科学家称之为隐生现象）的常见触发因素。
但是，水熊仍然存在许多谜团。丹麦罗斯基勒大学的比较动物生理学家汉斯·拉姆洛夫说，当它们进入“缸体”状态时，它们会暂时关闭新陈代谢——即使是半胱氨酸氧化也无法解释这一壮举。“到目前为止，还没有一项研究可以解释它，”他说。“在我看来，我们还远未理解这一点。”
科林和希克斯都认为，要了解自由基如何在缓步动物中发挥作用，还需要做更多的研究。顽强的“缸体”状态并不是水熊用来在环境压力下生存的唯一策略，该团队计划仔细研究其他策略。研究人员还计划研究各种缓步动物（他们只研究了Hypsibius exemplaris），并且他们预计会发现半胱氨酸氧化在这些动物中被广泛使用。
希克斯希望从长远来看，这项工作可以为衰老和太空旅行的研究提供信息，这两者都涉及自由基对重要细胞机制（如DNA和蛋白质）的损害。